Татьяна Риффель
декабрь 2017.
58

Почему снежинки имеют форму вытянутой трубки, на концах которой располагаются привычные нам красивые скелетные кристаллы?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
0
1 ответ
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Форма снежинки зависит от условий, в которых она росла. Игольчатые кристаллы льда образуются в районе -5..-10С, а дендриты (привычные-красивые) - выше -5. Если вы видите комбинацию двух форм, значит исходный зародыш по ходу падения на землю прошёл через две области с сильно разными условиями: сначала было относительно холодно и росла иголка, а потом потеплело и начал расти дендрит.

Александр Миссюльотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
10
0

Если брать помимо снежинок и другие скелетные кристаллы, то как можно объяснить этот ветвистый (чаще всего шестиугольный) нарост ? Ведь согласно молекулярно-кинетической теории присоединение частиц при росте кристаллов происходит в случае выделения наибольшей энергии. Наибольшее выделение энергии же будет в области трехгранного угла, то есть где частица соприкасается с бОльшим количеством других частиц. И нарост будет по всей области как по спирали.

Но частицы в скелетных кристаллах садятся на ровную область не равномерно, а дискретно, образуя ветви.

0
Ответить

Ну с шестиугольностью всё просто - это собственная симметрия кристалла льда (пространственная группа  P63/mmc, которая при переходе к макроскопическому кристаллу превращается в точечную 6/mmm).

Что касается ветвления, ваши рассуждения абсолютно верны, но только для случая кристаллизации вблизи равновесных условий. И действительно, если снег образуется медленно, появляются не ветвистые снежинки, а аккуратные шестиугольные пластинки. А вот образование дендритов - процесс существенно неравновесный, начинающийся в области высокого пересыщения. Дело в том, что молекула воды заранее не знает, что ей надо залезть в именно угол. Она сорбируется на поверхности и путешествует по ней, пока не остановится. При большой скорости кристаллизации она остановится не в глобальном минимуме энергии, а в первом попавшемся локальном. А поскольку исходный зародыш образовался в тех же самых неравновесных условиях, неоднородностей на его поверхности море. Дальше хуже: кристаллизация - процесс экзотермический, а значит возникает градиент температуры от объема к поверхности кристалла. Значит степень пересыщения вдали от поверхности будет выше, и любая случайно образовавшаяся выступающая область будет расти в нормальном направлении быстрее, чем в тангенциальном. Образуется ветка, достигает макроскопических размеров, на её боковой поверхности опять случается какой-нибудь локальный минимум и т. д.

+1
Ответить

Благодарю Вас за подробный ответ.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить